sexta-feira, 31 de dezembro de 2010

Armadura

Você foi detectado, projéteis, drones e mísseis vem em sua direção, suas contra-medidas trabalham ao máximo mas ainda assim não conseguem parar tudo, sua última linha de defesa, a armadura.

Armaduras modernas não são apenas placas de metais, são a obra prima da engenharia de materiais e uma das áreas mais secretas no desenvolvimento militar. A composição exata das armaduras de tanques modernos são desconhecidas, sabe-se apenas o básico.

A função da armadura é a de proteger o interior da estrutura dos ataques sofridos e garantir que o equipamento consiga cumprir a sua missão. Por isso, partes diferentes de um equipamento, tem diferentes níveis de proteção, veja o corpo humano por exemplo, cérebro e coração são as partes mais protegidas.

A evolução cresce sempre em resposta as formas de ataque mais prováveis e potencialmente letais. Hoje por exemplo, discute-se muito mais a respeito de proteção contra RPG do que contra tiros convencionais de outros tanques.

O Aço é de longe o mais usado e comum, oferece proteção significativa e repetidas vezes. Duas técnicas principais são:
Face Hardened steel - Uma camada de aço com uma face mais dura que estilhaça o projétil. Tem melhor eficiência em ângulos inclinados e é ineficiente contra projéteis longos e densos.
Rolled Homogeneous Steel - Um aço que é dobrado várias vezes para homogeneizar e criar fibras de aço. Também é melhor empregado em ângulos inclinados, aumentando a largura da proteção.

A cerâmica oferece uma excelente proteção, porém após o primeiro impacto, ela perde significante poder de proteção. Basicamente a cerâmica é utilizada em blocos hexagonais dentro de uma matriz tendo por trás uma camada de aço homogênea. Sua proteção se deve a dureza de sua superfície que estilhaça projéteis, e quando quebrados, dispersa os jatos de cobre de cargas moldadas. São melhores empregados contra impactos perpendiculares, diferentemente do normal onde o angular oferece mais proteção. O funcionamento da cerâmica é aumentar a área do impacto, reduzindo o poder de penetração e aumentando a eficiência do aço que há por trás.

Há também algumas técnicas reativas, como:
Armadura Explosiva Reativa (Explosive Reactive Armor) - Consiste em uma camada de explosivos entre duas chapas de metal que reage explodindo contra o atacante. Usada como um adicional para partes onde há maior probabilidade de impacto, necessita que a armadura da área seja forte o suficiente para que a explosão em si não afete o veículo, por isto não é usado em veículos leves.

Armadura Reativa Não Energética (Non Energetic Reactive Armor) - São duas placas de metal com um material como borracha entre elas que criam um espaço maior de absorção, não tão eficiente como a explosiva.

Armadura Reativa Elétrica (Eletric Reactive Armor) - São duas placas de metal condutivo com um material isolante entre elas, quando um jato de cobre penetra as duas placas, ele fecha o circuito criando uma forte corrente elétrica que vaporiza o material. Esta técnica ainda não está em produção, apenas testes.

Armadura Inteligente (Smart Armor) - Consiste em uma armadura modular com microprocessadores e sensores que detectam a velocidade e espessura do impactante e dispara pequenos explosivos que reagem de acordo com o ataque. Esta tecnologia ainda está longe de testes práticos.

Abordei aqui algumas técnicas empregadas hoje contra os ataques mais comuns hoje, barras penetrantes e cargas moldadas. Com advento de novas formas de ataque, teremos novas formas de defesa, e este é o maior exercício da ficção científica, imaginar as novas formas de ataque e defesa, exemplo, o laser. Como se defender de um laser poderoso o suficiente para penetrar chapas de aço. Uma técnica utilizada em mísseis é a de ter um padrão de movimento errático, minimizando a incidência de calor em um mesmo lugar, outra é ter um revestimento que evapora bastante material em contato com o calor do laser, dissipando o calor.

sexta-feira, 24 de dezembro de 2010

Railgun

A parte mais divertida de um jogo, gritar "fogo a vontade!".

A railgun tem este nome devido a sua configuração, que é o posicionamento paralelo de duas barras condutoras. Entre elas, um projétil com material condutor em contato com as barras, fecha uma corrente elétrica que gera uma força eletromagnética que o expulsa para a outra extremidade.

Ela possibilita disparos de mais de 3500m/s (mach10), onde disparos feitos por expansão de gases como os canhões tradicionais, alcançam no máximo 1500m/s (wikipedia).
Como referência, 1J acelera 1Kg a 1m/s.

A marinha americana testou com sucesso uma railgun que atingiu 32MJ, acelerando um projétil de 10.4Kg a 2.5km/s (mais que o suficiente para atravessar qualquer tanque moderno).

Os maiores desafios enfrentados hoje são o calor gerado e o desgaste dos trilhos, coisas que podemos dar como resolvidas na nossa ficção científica ao adotar materiais de alta tecnologia que merecem um capítulo a parte.

Unidades no Sistema Internacional

Unidades básicas
Grandeza Nome Símbolo
comprimento metro m
massa quilograma kg
tempo segundo s
corrente elétrica ampére A
temperatura termodinâmica kelvin K
quantidade de matéria mol mol
intensidade luminosa candela cd


Unidades derivadas
Grandeza Nome Símbolo
superfície metro quadrado m2
volume metro cúbico m3
velocidade metro por segundo m/s
aceleração metro por segundo ao quadrado m/s2
número de ondas um por metro 1/m
massa específica quilograma por metro cúbico kg/m3
volume específico metro cúbico por quilograma m3/kg
densidade de corrente ampére por metro quadrado A/m2
campo magnético ampére por metro A/m
concentração de matéria mol por metro cúbico mol/m3
luminância candela por metro quadrado cd/m2

Unidades derivadas possuidoras de nomes especiais e símbolos particulares.
Grandeza Nome Símbolo Expressão em outras unidades SIEspressão em unidades de base
ângulo planoradianoradm/m = 1
ângulo sólidoesterradianosrm2/m2 = 1
frequencia hertz Hz   1/s
força newton N   m.kg/s2
pressão pascal Pa N/m2 kg/m.s2
energia, trabalho, quantidade de calorjoule J N.m kg.m2/s2
potência, fluxo de energiawatt W J/s kg.m2/s3
quantidade de eletricidade, carga elétricacoulombC   A.s
diferença de potencial elétrico, força eletromotrizvolt V W/A kg.m2/A.s3
capacidade elétricafarad F C/V A2s4/kg.m2
resistência elétricaohmΩV/Akg.m2/A2.s3
condutância elétricasiemensSA/VA2.s3/kg.m2
fluxo de indução magnéticaweberWbV.skg.m2/A.s2
indução magnéticateslaTWb/m2kg/A.s2
indutânciahenryHWb/Akg.m2/A2.s2
fluxo luminosolúmenlmcd.srm2.cd/m2 = cd
iluminamentoluxlxlm/m2m2.cd/m4 = cd/m2
dose absorvida, energia específica, kermagrayGyJ/kgm2/s2

Unidades derivadas cujos nomes e símbolos
incluem derivadas com nomes epeciais
Grandeza derivada Nome Símbolo Expressão em unidades de base
viscosidade dinâmica pascal segundo Pa.s kg/m.s
momento de uma força newton metro N.m kg.m2/s2
tensão superficial newton por metro N/m kg/s2
velocidade angular radianos por segundo rad/s m/m.s = 1/s
aceleração angular raidano por segundo ao quadrado rad/s2 m/m.s2=1/s2
fluxo térmico superficial, iluminamento energético watt por metro quadrado W/m2 kg/s3
capacidade térmica, entropia joule por kelvin J/K kg.m2/K.s2
capacidade térmica específica, entropia específica joule por kilograma kelvin J/kg.K m2/K.s2
energia específica/mássica joule por kilograma J/kg m2/s2
condutividade térmica watt por metro kelvin W/m.K kg.m/K.s3
densidade de energia joule por metro cúbico J/m3 kg/m.s2
campo elétrico volt por metro V/m kg.m/A.s3
densidade de carga (elétrica) coulomb por metro cúbico C/m3 A.s/m3
densidade de fluxo elétrico coulomb por metro quadrado C/m2 A.s/m2
permissividade farad por metro F/m A2.s4/kg.m3
permeabilidade henry por metro H/m kg.m/A2.s2
energia molar joule por mol J/mol kg/mol.m2.s2
entropia molar, capacidade térmica molar joule por mol kelvin J/mol.K kg.m2/mol.K.s2
exposure (raios x e γ) coulomb por kilograma C/kg A.s/kg
taxa de dose absorvida gray por segundo Gy/s m2/s3
intensidade energética watt por esterradiano W/sr kg.m4/m2.s3=kg.m2/s3
luminância energética watt por metro quadrado esterradiano W/m2.sr m2.kg/m2.s3=kg/s3

Múltiplos e submúltiplos decimais das unidades SI
MúltiplosSubmúltiplos
FATORPREFIXOSÍMBOLOFATORPREFIXOSÍMBOLO
1024yottaY 10-1decid
1021zettaZ 10-2centic
1018exaE 10-3milim
1015petaP 10-6microμ
1012teraT 10-9nanon
109gigaG 10-12picop
106megaM 10-15femtof
103quilok 10-18attoa
102hectoh 10-21zeptoz
101decada 10-24yoctoy

quarta-feira, 22 de dezembro de 2010

Semelhança com combates de submarinos

Um simulador que nos coloque dentro de um submarino tem muitas semelhanças com um combate no espaço.


  • Até que se chegue ao teatro de operações, são semanas de pura navegação tediosa.
  • Detectar um submarino inimigo no oceano deve ser tão difícil quanto detectar uma nave viajando numa rota programada para ser inercial ou gravitacional, ou seja, sem uso de propulsores na aproximação.
  • O jogo entre combatentes é não falhar esperando a primeira falha do oponente. Sensores passivos ligados, o primeiro à emitir um sinal está em maus lençóis.
    Por exemplo, (agora falando só do espacial) podem ser lançadas algumas sondas mecânicamente para longe da nossa nave e, depois de um tempo determinado, as sondas podem correr em direção ao sinal detectado.
    Ao chegar numa dada esfera de probabilidade elas escaneiam o espaço em busca do inimigo, transmitindo o resultado para que nossa nave capte as informações passivamente, sem denunciar sua localização. Logicamente elas podem ser atacadas, mas até isso ajuda, pois pode quebrar o silêncio do inimigo.
    Por outro lado, ao detectar sinais de sondas, como se defender? Uma possibilidade é viajar com decoys devidamente afastadas de nós, mas numa trajetória semelhante, que possam emitir sinais que imitam à de uma nave cometendo algum erro esperado pelo inimigo, fazendo-o atacar decoys sem importância e, talvez, denunciando sua posição.

LASERS

Skydiver:
Tendo a ameaça de LASER como arma, qual nave não seria totalmente espelhada?
Possívelmente, até com "olho-de-gato", que reflete feixes de volta direto para a origem...
http://en.wikipedia.org/wiki/Retroreflector
Com isso em mente, atirar com um LASER deve ser precedido de um feixe sonda, que detecta uma possível retroreflexão do alvo.

>_
Mauricio:
Uma forma de se proteger é ter uma trajetória errática para diminuir a incidência do laser em um mesmo ponto, outra é ter um material que evapore bastante material, absorvendo boa parte do calor emitido.

domingo, 19 de dezembro de 2010

Referências

Como referência para criar as regras do combate espacial, eu li diversos artigos, a maioria do wikipedia, que ensinam o básico dos diversos fatores que compõe esse sistema.

Para começar:

Força é a base de tudo que faremos no espaço, movimentar a nave, atirar pedras metálicas em outras naves e etc...

Joule será uma medida padrão de energia, tanto armazenamento quanto utilização, exemplo:
- Uma railgun de 9MJ (9000000J) atira um projétil de 2kg a 3500m/s
- Um super capacitor de 60 Kg e 0.5m³ é capaz de armazenar 540000J
- O sistema de baterias do Tesla roadster, armazena 190.8MJ (190800000J)

Watt será uma medida de potência, que é a velocidade de conversão de energia. Um laser de 100W ligado por 1 segundo é igual a 100J, que seria o suficiente para ligar um laser de 50W por 2 segundos.

Thrust é a força de reação, como na lei de newton. Esta é basicamente, a força que nos moverá em velocidades menores que a da luz.

É a quantidade de impulso gerado por unidade de propelente (combustível). Isto é importante pois queremos naves que consigam se movimentar por uma boa quantidade de tempo sem reabastecer.

sábado, 18 de dezembro de 2010

Ambiente de desenvolvimento

Minhas decisões sobre o ambiente de densenvolvimento, conforme formos discutindo o assunto.
Este post será editado conforme as decisões e discussões forem sendo feitas.

Por enquanto temos:

  • Main Dev: CodeBlocks. Acessível para qualquer um (não é todo mundo que tem um visual studio).
  • Engine Física: http://www.ode.org/ Open Dynamics Engine
  • Engine Gráfica: http://www.ogre3d.org/ Open Graphics Rendering Engine
  • Script: http://www.lua.org/ LUA (embutir python é um saco! Lua é ridículo :p )
  • Som: none yet
  • Network: none yet
  • Joystick: none yet
Algumas referências para estudar:

Hard Science

Como seria realmente uma guerra no espaço? Sem forçar a natureza, literalmente, acho que nunca vi nenhum filme que realmente explorasse as consequências de se estar no espaço e haver um motivo para guerra, e finalmente estar em combate.

Talvez por que seja chato :D

Mesmo as guerras e combates atuais, quando retratados num filme, têm diversas simplificações e dramatizações que, na crua realidade, não existem.

Bem, vamos fazer um simulador tendo o realismo como prioridade sobre qualquer outra coisa. Este blog tem como objetivo a organização e cristalização das idéias e decisões deste projeto, idealizado pelo Arkanjuca. Vamos (eu, Skydiver, e o Arkanjuca) ser os primeiros desenvolvedores, mas no futuro certamente teremos a colaboração de outros desenvolvedores, tanto na área de programação C++/Python/Lua quanto na modelagem de naves, texturizações, etc.

Está aberto o projeto Simulador de Combate Espacial!